[發明專利]寬帶過身體超聲通信系統

有效

• 申請號: 201580048975.4
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN106714903B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: S·F·烏祖諾夫;N·F·茹瓦;C·M·范黑施
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H04B11/00
• 分類號: H04B11/00;A61N1/372;B06B1/02;G10K11/18;A61B5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

一種以超聲方式將數據傳送通過身體的寬帶過身體通信系統。諸如CMUT換能器的MEMS設備被配置為在工作頻率的寬帶內發射和/或接收超聲數據信號。所述換能器發射所述超聲數據信號穿過所述身體到以類似方式配置的超聲接收器，和/或接收已從以類似方式配置的超聲發射器被傳達穿過所述身體的超聲數據信號以供解碼和處理。在優選的實現方式中，CMUT換能器以塌陷模式操作。

技術領域

本發明涉及使用液狀介質作為通信介質的通信系統，尤其涉及小型化寬頻帶過身體超聲通信系統。

背景技術

經常期望與定位于人體內部的設備通信。例如，可能期望從諸如起搏器或植入式心臟除顫器的植入式設備接收信息。醫師可能想要知曉設備的狀態，例如電池充電或脈沖遞送信息。也可能期望將信息從身體外部發送到植入式設備，例如用于對設備進行重新編程或改變設備的設置。也可能期望在導管被定位于患者的血管系統中時(例如在通過導管放置支架期間)與導管進行通信。例如，可能需要在程序期間將圖像或測量結果提供給主治醫師。也可能期望在活檢或消融程序期間接收來自針的端部的信息。要被傳達給醫師的信息可以包括關于針放置或周圍材料的狀態有關的數據。在消融程序中，對溫度和組織密度信息的接收對于確定程序的進展而言是重要的。盡管該信息有時可能通過導管中的導絲、活檢針或消融設備來傳達，但導管、針或消融設備的小尺寸常常僅為通信線路提供有限的空間，尤其是在還需要為設備自身的功能布線時。在這樣的情形中，無線通信將消除對穿過設備的通信導體的需要。但諸如r.f.通信的常用無線技術通常受限于通信必須發生于其中的環境。電傳輸或電磁傳輸可能被身體高度衰減，并且可能遭遇來自其他醫療設備(例如磁共振系統和起搏器)的干擾，這些其他醫療設備會創建過身體r.f.通信的噪聲環境。此外，r.f.通信和電磁通信在穿過組織操作時可能是帶限的(band limited)。根據WO 2008/011570已知一種使用kHz頻率范圍的超聲換能器用于無線通信的可植入設備。這樣的設備的數據傳送速率是受限的。因此期望的是提供一種能夠從身體內有效操作并且是非帶限的無線過身體通信系統。

WO 2006/069215 A2公開了一種包括可植入接收器-刺激器和可植入控制器-發射器的系統，用于對身體組織的無引線電刺激。

EP 2082684 A1公開一種有源可植入醫學設備，包括在生成器與位于引線的遠端端部的傳感器或致動器之間的雙向通信。引線在其近端端部連接到生成器并且具有在遠端的電極，該電極能夠與周圍組織接觸。雙線連接將這些電極連接到生成器。引線并入傳感器或致動器型的換能器。生成器包括用于發送和接收數字數據的電路，該電路能夠產生給換能器中的一個的指令，并且用于響應于由生成器產生的特定指令而接收和解碼來自換能器中的一個的信息。換能器能夠接收、解碼和執行前述控制，以及作為響應發送數據。

WO 2008/011570 A1公開一種可植入醫學設備，包括殼體和被耦合到殼體的頭部。腔體定位于頭部中并且適于發射通信頻率的聲波的超聲換能器被定位于腔體中。耦合表面被插入在超聲換能器與身體組織之間，并且所述耦合表面與身體組織聲學耦合。

發明內容

根據本發明的原理，描述了一種寬帶過身體通信系統，其以超聲的方式過身體傳送數據。在有用頻率帶內的超聲能夠穿透諸如組織的液狀介質，而沒有過身體的r.f.通信和電磁通信遇到的限制和約束。用于該通信的優選的超聲換能器為MEMS或電容式微電子超聲換能器(CMUT)，其能夠在制造和實施期間被控制以展示寬帶寬(例如大于80％)的工作頻率。最優選地，CMUT設備以塌陷模式運行，其中，其靈敏度和工作帶通過針對設備選擇合適的偏置電壓來設定。對于發射，通過帶有放大器/驅動器以及任選的數據編碼器的微電子發射電路來操作微電子CMUT設備。對于接收，微電子電路被耦合到CMUT以提供對接收到的信號的放大及任選的解碼。優選地，與微電子通信電路在相同的模具上制造一個或多個CMUT設備。組件能夠是專用的發射器或接收器或收發器。在構建的實施例中，這樣的組件已經通信高達80cm通過(例如人體組織提供的)液狀介質。